磁気ディスクの特性評価方法
【課題】非線形歪みを非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとに分離して評価するために、再生波形の５次高調波を用いることができ、且つ前置き補償のためのハードウェアを比較的簡素化することが可能な、磁気記録媒体の特性評価方法を提供すること。
【解決手段】前記磁気記録媒体に複数のビットパターンを記録する。前記複数のビットパターンは、Ｎ／２ビット毎に（Ｎは偶数）磁化反転する第１のパターンと、１周期内に８個の磁化反転を含む周期Ｎの第２のパターンとを含む。前記複数のビットパターンは、前記第２のビットパターンの３番目の磁化反転及び６番目の磁化反転の位相が夫々所定量だけシフトされた複数の他のビットパターンを更に含む。前記複数のビットパターンの各々の再生波形の５次高調波成分を求めて、パーシャルイレージャα及び非線形遷移シフトΔを算出する。
【解決手段】前記磁気記録媒体に複数のビットパターンを記録する。前記複数のビットパターンは、Ｎ／２ビット毎に（Ｎは偶数）磁化反転する第１のパターンと、１周期内に８個の磁化反転を含む周期Ｎの第２のパターンとを含む。前記複数のビットパターンは、前記第２のビットパターンの３番目の磁化反転及び６番目の磁化反転の位相が夫々所定量だけシフトされた複数の他のビットパターンを更に含む。前記複数のビットパターンの各々の再生波形の５次高調波成分を求めて、パーシャルイレージャα及び非線形遷移シフトΔを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気記録媒体の特性評価方法に関する。具体的には、高密度な記録においてビットが隣接して記録されることにより生ずる記録信号の非線形遷移シフトやパーシャルイレージャ等の非線形歪みを定量的に評価する方法に関する。本発明の特性評価方法は、固定磁気記録装置用の磁気ディスク媒体、磁気テープ等の磁気記録を行う磁気記録媒体の特性評価に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
現在の磁気記録装置のリードチャネルの信号処理は、従来のピーク検出方式に変わり、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式が主流である。線記録密度上昇によりビット間隔が狭くなると、波形干渉により、ピーク検出方式ではビット検出性能の低下が顕著となるが、ＰＲＭＬ方式では波形干渉を前提とした検出を行うので、性能劣化をより少なくすることができる。
【０００３】
しかしビット間隔が狭くなると、隣接ビットの影響による非線形歪みも増大する。これらの非線形歪みには、磁化遷移位置が本来の形成されるべき位置に対して前後にシフトする、非線形遷移シフトや、再生パルス波形の振幅が、孤立波を線形的に重ね合わせた場合よりも低下するパーシャルイレージャがある。これらはいずれもＰＲＭＬ方式の検出性能を低下させ、エラーレートを悪化させる要因となる。そのため磁気記録装置では、これらの非線形歪みを極力少なくするために、何らかの手段により非線形歪みの量を推定し、その推定値に応じて前置補償を行うのが一般的である。
【０００４】
一方、磁気記録の高記録密度化が進んだ現在において、磁気記録媒体や磁気記録ヘッドの評価においても、非線形歪みの評価の重要性が高まっており、より高精度で、より効率的な測定法が求められている。
【０００５】
磁気記録媒体の非線形歪みの測定法の内、高調波除去法と呼ばれる方法は、特定のビットパターンを記録再生した場合、非線形遷移シフトが無い場合には特定の奇数次高調波成分がゼロとなり、非線形遷移シフトがある場合には、その量に比例した奇数次高調波成分が現われることを利用するものである。
【０００６】
例えば非特許文献１に開示されている方法は、奇数次高調波を除去するビットパターンを構成する一般化された方法を開示している。この構成法の基になるのは次のような原理である。
【０００７】
時間間隔ｑＴだけ離れた同極性のパルス波形Ａ、Ａ’が周期ＮＴで繰り返す信号の基本周波数はｆ0＝１／ＮＴであり、そのｋ次高調波の電圧は式（１）のように表される。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ここで、ｑは整数、Ｔはビット間隔、Ｎは整数、Ｐ（ｋｆ0）は孤立波のフーリエ変換である。従って、パルス波形Ａ、Ａ’の時間間隔ｑＴのｑが式（２）の関係を満たす場合にｋ次高調波はゼロとなる。
【００１０】
【数２】
【００１１】
ここで、ｍは整数である。パルス波形Ａ、Ａ’と反対極性のパルス波形Ｂ、Ｂ’の時間間隔ｑ’Ｔ（ｑ≠ｑ’）も上記関係を満足するとした場合、パルス波形Ａ、Ａ’とＢ、Ｂ’とを重ね合わせた波形のｋ次高調波もゼロとなる。
【００１２】
従って、例えば以下に示す３０ビットのパターン（ＮＲＺＩ表記である。）は、１ビット目と１０ビット目の間隔が９Ｔ、２ビット目と１７ビット目の間隔が１５Ｔであり、ｋ＝５とした場合、それぞれの間隔が上記条件を満足するので、その再生波形の５次高調波成分はゼロとなる。
110000000100000010000000000000
【００１３】
しかし非線形歪みがある場合は５次高調波成分が非ゼロになる。もし２ビット目が非線形遷移シフトによりΔだけ前方にシフトしたとすると、５次高調波電圧はΔがＴに対して極めて小さい場合は、近似的に式（３）のように表される。
【００１４】
【数３】
【００１５】
ここで、Ｐ（５ｆ0）は、１５Ｔの孤立波パターンの再生信号の周波数スペクトラムから求めることができる。そのため５次高調波を測定することにより、非線形遷移シフトΔを求めることが出来る。
【００１６】
ところで上述の方法はパーシャルイレージャがあると、非線形遷移シフト量が実際より大きく見積られてしまう問題があった。また非線形遷移シフトがビット間隔Ｔより十分に小さいことを仮定していたため、本仮定が成り立たない場合には、測定誤差が増大する問題があった。
【００１７】
非線形遷移シフトとパーシャルイレージャを分離して測定する方法として、例えば非特許文献２は、先ず非線形遷移シフトの影響を受けない方形波信号を用いてパーシャルイレージャを単独で求め、次に高調波除去によりトータルの非線形歪みを求め、そしてそれらの結果から非線形遷移シフト量を求める方法を開示している。しかし、この方法も非線形遷移シフトがビット間隔Ｔより十分に小さいことを仮定していたため、やはり同様の問題があった。
【００１８】
また別の方法として、特許文献１には、ダイビットと孤立ビットを含む３０ビットの測定パターンの内、ダイビットのビット間隔に対して前置補償を行い、孤立ビットのみを含む参照パターンとの５次高調波比率が最小となる補償量からパーシャルイレージャを求め、更に５次高調波比率と、パーシャルイレージャ及び非線形遷移シフトとを関係づける所定の式を用いて非線形遷移シフト量を求める方法を開示している。この方法は非線形遷移シフトがビット間隔Ｔより十分に小さいことを仮定しないので、前述の問題を回避することができた。しかしこの方法はダイビットの間隔を連続的に変化させる前置補償手段を別途必要とした。一般にそのようなハードウェアは高い精度が要求されるとともに、複雑なものとなる。
【００１９】
また特許文献２に開示された方法は、ダイビットと孤立ビットを含む４２ビットの測定パターンの複数のビットに対して前置補償を行った場合の、再生波形の７次高調波を測定することにより、パーシャルイレージャと非線形遷移シフト量を分離して求めるものである。この方法では特許文献１のように補償量を連続的に変化させる必要がないため、ハードウェアを簡素化することができた。しかし特許文献１より高い次数の高調波を用いるため、よりノイズの影響をより受け易く、測定精度の点で不利であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１０−２６９５１１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０８３２４号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．３０、Ｎｏ．６、ｐｐ．４２３６−４２３８、１９９４年１１月
【非特許文献２】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．３１、Ｎｏ．６．ｐｐ．３０２１−３０２６、１９９５年１１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上述の特許文献１及び特許文献２のそれぞれの問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、非線形歪みを非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとに分離して評価するために、再生波形の５次高調波を用いることができ、且つ前置き補償のためのハードウェアを比較的簡素化することが可能な、磁気記録媒体の特性評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体に複数のビットパターンを記録し、これを読み出して磁気記録媒体の特性を評価する方法であり、複数のビットパターンは、Ｎ／２（Ｎは偶数）ビット毎に磁化反転するビット長Ｎの第１のビットパターンと、１周期内に８個の磁化反転を含むビット長Ｎの第２のビットパターンとを含み、８個の磁化反転は、１番目と２番目の磁化反転が隣接し、且つその他の磁化反転はすべて孤立しており、更にｑ１乃至ｑ６をそれぞれ、１番目と３番目、２番目と４番目、４番目と５番目、５番目と６番目、５番目と７番目、及び６番目と８番目の磁化反転の間隔とし、ｍ１乃至ｍ５を０以上の整数とした場合に、下記の
【００２４】
【数４】
【００２５】
【数５】
【００２６】
【数６】
【００２７】
【数７】
【００２８】
【数８】
【００２９】
を満たし、複数のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目と６番目の磁化反転の位相を夫々所定量Ｂだけシフトした複数の他のビットパターンを更に含み、複数のビットパターンの各々の再生波形の５次高調波成分を求めることにより、非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出することを特徴とする。
【００３０】
本発明の一実施形態において、他のビットパターンとは、第３のビットパターンと、第４のビットパターンと、第５のビットパターンとであり、第３のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、第４のビットパターンは、第２のビットパターンの、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、第５のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませて、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波成分を求めて非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとを算出することを特徴とする。
【００３１】
本発明の一実施形態において、他のビットパターンとは、第３のビットパターンと、第４のビットパターンと、第５のビットパターンとであり、第３のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、第４のビットパターンは、第２のビットパターンの、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、第５のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせて、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波成分を求めて非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとを算出することを特徴とする。
【００３２】
本発明の一実施形態において、第２乃至第５のビットパターンの５次高調波成分を、第１のビットパターンの５次高調波成分の半分の値で割った値を用いて、非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の磁気記録媒体の特性評価方法によれば、非線形歪みを非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとに分離して評価するために、再生波形の５次高調波を用いることができ、且つ前置き補償のためのハードウェアを比較的簡素化することができる。そのため、信頼性の高い非線形歪みの特性評価が低コストで実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の特性評価を行うための磁気記録媒体の特性評価装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の磁気記録媒体の特性評価方法の手順の例を示したフローチャートである。
【図３】本発明で用いるライトアンプ１０４で作成される記録電流パターンの例を示すチャート図である。
【図４】シミュレーションで作成した擬似リード信号波形について、本発明の評価方法と、特許文献２に開示されている７次高調波による評価方法で求めたそれぞれの非線形遷移シフトをプロットした図である。
【図５】シミュレーションで作成した擬似リード信号波形について、本発明の評価方法と、特許文献２に開示されている７次高調波による評価方法で求めたそれぞれのパーシャルイレージャをプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の磁気記録ヘッドの特性評価方法の実施形態について説明する。
【００３６】
図１は、本発明による磁気記録媒体の特性評価方法を実施するための特性評価装置１００の概略構成を示したブロック図である。特性評価装置１００は、特性評価対象の磁気記録媒体の特性を評価するために、次のように構成されている。即ち、所定のデータ・パターンを発生するデータジェネレータ１０３と、データ・パターンに応じた記録電流を磁気記録ヘッド１０１へ供給するライトアンプ１０４と、回転する磁気記録媒体１０２の所定のトラックに対して記録を行いまた再生を行う磁気記録ヘッド１０１と、読み出した再生信号を増幅するためのリードアンプ１０５と、増幅した信号波形を測定するための波形測定（Ｗａｖｅ−Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）部１０６と、評価部１０８とを備える。波形測定部１０６は、観測した波形を測定して、後述するような値を測定し、出力する。評価部１０８は、各測定値を入力して、最終的に、これらの各測定値に基づいて非線形遷移シフトとパーシャルイレージャを算出する。
【００３７】
図１中には磁気記録ヘッド１０１の詳細は図示していないが、記録素子として記録面に対して垂直方向に磁界を発生する単磁極ヘッド、又は面内方向に磁界を発生するリングヘッドを有しており、また再生素子として巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子等を有している。また磁気記録媒体１０２は、磁性膜の磁気異方性が記録面に垂直に調整された垂直記録媒体又は面内方向に調整された長手記録媒体を用いることができる。
【００３８】
また、図１に示すように、特性評価装置１００は、波形測定部１０６からの信号を受けて再生波形を観測者が目視観測するためのオシロスコープ１０７、算出された非線形遷移シフトとパーシャルイレージャの値を表示するディスプレイ１０９、ディスク駆動部１１０、及び特性評価装置１００の全体を制御する制御部１１１なども、更に備えている。オシロスコープ１０７は、外部接続とすることもできる。また、特性評価装置１００には、算出された非線形遷移シフトとパーシャルイレージャを含む測定結果を格納するＰＣ（パーソナル・コンピュータ）１２０を外部に接続することが可能である。制御部１１１は、マイクロ・プロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェース等を備えた、基本的なコンピュータの構成を備えることができる。なお、特性評価装置１００は、図１に示していないが、装置に通常備えられる、入出力のユーザ・インターフェースを備えている。
【００３９】
上述した図１の構成とは別な構成でも、同様な機能を持たせることができる。たとえば、波形測定部１０６、オシロスコープ１０７、及び評価部１０８は、汎用の波形測定器（Ｗａｖｅ−Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）と、この波形測定器からのデータを入力して目的の測定値を算出して、算出した測定値から非線形遷移シフトとパーシャルイレージャを算出するシフトプログラムを実装したＰＣとを含む構成とすることもできる。この構成の場合、ディスプレイ１０９やＰＣ１２０の機能も含むことになる。このようなＰＣが制御部１１１を外部機器として接続した場合、このＰＣが、本発明による手順を管理し、制御部１１１を制御すると同時に、この手順の一部については、直接実行する構成となる。
【００４０】
以下では、図１の構成に基づいて、特性評価方法について説明するが、細部の動作を除く基本的な動作を、上述した別の構成でも同様に実行するが可能である。
【００４１】
制御部１１１は、ユーザからの設定及び開始指示にしたがって、内部メモリに内蔵したプログラムコードにより、特性評価装置１００内のそれぞれの構成要素を制御して、最終的に本発明の方法を実行する。実行結果は、ディスプレイ１０９に表示し、及び／または、ＰＣ１２０に出力される。
【００４２】
図２は、本発明による特性評価方法を実施するための手順の例を示したフローチャートで、以下、図２に基づいて詳細に説明する。先ず、ステップ２００では、磁気記録媒体１０２に設けられた測定トラック（図示せず）を磁気記録ヘッド１０１によりＡＣ消磁する動作を実行する。ここでＡＣ消磁を行う目的は、測定トラックが一方向に磁化されることによる書き込み時の非線形効果の影響を少なくするためである。
【００４３】
次にステップ２０１では、第２のビットパターンを記録し、その再生波形の５次高調波電圧Ｖ1を測定する。ここで第２のビットパターンは、１周期内に８個の磁化反転を含むビット長Ｎ（Ｎは偶数）のパターンであり、１番目と２番目の磁化反転が隣接し、その他の磁化反転はすべて孤立しており、更にｑ１〜ｑ６を、１番目と３番目、２番目と４番目、４番目と５番目、５番目と６番目、５番目と７番目、及び６番目と８番目の磁化反転の間隔、ｍ１乃至ｍ５を０以上の整数とした場合に、前述の式（４ａ）〜（４ｅ）の関係を満足している。そのようなパターンとしては例えば、ＮＲＺＩ形式で表わされる以下の４０ビットのパターンがある。
1100100000000100001000001000001000001000
【００４４】
先ずこのビットパターンをデータジェネレータ１０３から、ビット間隔Ｔで発生させる。するとこのパターンは、ライトアンプ１０４により、図３の３０１に示す記録電流パターンに変換される。そして磁気記録ヘッド１０１により、このパターンを磁気記録媒体１０２の測定トラックに記録する。引き続き、磁気記録ヘッド１０１の再生ヘッド及びリードアンプ１０５で再生する。次に、波形測定部１０６により、再生波形の周波数解析を行い、周波数スペクトラムを求め、基本周波数ｆ0＝１／５０Ｔの５倍の高調波成分の電圧値Ｖ1を求める。
【００４５】
次にステップ２０２，２０３において、ステップ２００，２０１と同様の手順により、測定トラックのＡＣ消磁を行なった後、第３のビットパターンを記録し、その再生波形の５次高調波電圧Ｖ2を求める。ここで、第３のビットパターンは第２のビットパターンに対して、３番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ進ませたパターンであり、その記録電流パターンは図３の３０２に示される。なお、本操作はデータジェネレータ１０３から第３のビットパターンが出力される際、データジェネレータ内の図示しない位相補償手段により行なわれる。
【００４６】
次にステップ２０４，２０５において、ステップ２００，２０１と同様の手順により、測定トラックのＡＣ消磁を行なった後、第４のビットパターンを記録し、その再生波形の５次高調波電圧Ｖ3を求める。ここで、第４のビットパターンは第２のビットパターンに対して、６番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ遅らせたパターンであり、その記録電流パターンは図３の３０３に示される。
【００４７】
次にステップ２０６，２０７において、ステップ２００，２０１と同様の手順により、測定トラックのＡＣ消磁を行なった後、第５のビットパターンを記録し、その再生波形の５次高調波電圧Ｖ4を求める。ここで、第５のビットパターンは第２のビットパターンに対して、３番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ進ませ、６番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ遅らせたパターンであり、その記録電流パターンは図３の３０４に示される。
【００４８】
次にステップ２０８，２０９において、ステップ２００，２０１と同様の手順により、測定トラックのＡＣ消磁を行なった後、第１のビットパターンを記録する。引き続き、磁気記録ヘッド１０１の再生ヘッド及びリードアンプ１０５で再生する。そして再生波形の５次高調波電圧Ｖ5を求める。ここで、第１のビットパターンは２０Ｔ毎に磁化反転するパターンであり、ＮＲＺＩ形式で表した場合は以下となる。その記録電流パターンは図３の３０５に示される。
1000000000000000000010000000000000000000
【００４９】
次にステップ２１０では、先ず５次高調波電圧の各測定値Ｖ1乃至Ｖ5のデータが評価部１０８に転送される。評価部１０８では、Ｖ1乃至Ｖ4をそれぞれ０．５×Ｖ5で割る演算を行い、その結果をパラメータＹ1乃至Ｙ4として記憶する。
【００５０】
次にステップ２１１では、パラメータＹ1乃至Ｙ4を用いて後述する演算を行い、パーシャルイレージャαを算出する。また、ステップ２１２では、やはり後述する演算を行い、非線形遷移シフトΔを算出する。そして求めたパーシャルイレージャαと非線形遷移シフトΔをディスプレイ１０９に表示し、測定処理を終了する。
【００５１】
以下、パーシャルイレージャαと非線形遷移シフトΔを求める具体的な方法について更に詳細に説明する。
【００５２】
第２のビットパターンの１周期分の時間波形は、非線形歪みの影響を無視すると以下のように表される。
【００５３】
【数９】
【００５４】
ここで、ｑ1乃至ｑ6は、１番目と３番目、２番目と４番目、４番目と５番目、５番目と６番目、５番目と７番目、及び６番目と８番目のそれぞれの磁化反転の間隔であり、式（４ａ）〜（４ｅ）の関係を満足する。
【００５５】
ここで、隣接する１番目と２番目の磁化反転が非線形歪みの影響を受けた場合を考える。例えば、非線形遷移シフトにより、２番目の磁化反転がΔだけ前方にシフトし、更にパーシャルイレージャにより、１番目と２番目の磁化反転によるそれぞれの再生パルスの振幅が（１−α）（０≦α＜１）倍になると仮定する。その場合の再生波形は式（６）のように表される。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
ここで、位相補償手段により、３番目の磁化反転の位相をｂ1だけ進ませ、６番目の磁化反転の位相をｂ2だけ進ませる操作を行なった場合、再生波形は式（７）のように表される。
【００５８】
【数１１】
【００５９】
更に、本波形をフーリエ変換した場合の周波数スペクトラムは式（８）のように表される。
【００６０】
【数１２】
【００６１】
ここで、Ｐ（ω）は孤立波の周波数スペクトラムである。
【００６２】
本再生波形の基本周波数は、ω0＝２π／ＮＴである。従って、５次高調波成分は式（９）のように表される。
【００６３】
【数１３】
【００６４】
ここで、式（４ａ）〜（４ｅ）の関係を考慮すると、５次高調波電圧は式（１０）のように表される。
【００６５】
【数１４】
【００６６】
ここで、式（１１）で表されるＹを定義する。
【００６７】
【数１５】
【００６８】
するとＹは式（１２）のように表せる。
【００６９】
【数１６】
【００７０】
ここで、３番目の磁化反転と６番目の磁化反転の位相補償量を共にゼロとした場合のＹの値Ｙ1は、ｂ1＝ｂ2＝０と置くことにより、式（１３）のように表される。
【００７１】
【数１７】
【００７２】
３番目の磁化反転をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ進ませた場合のＹの値Ｙ2は、ｂ1＝Ｂ、ｂ2＝０と置くことにより、式（１４）のように表される。
【００７３】
【数１８】
【００７４】
６番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ遅らせた場合のＹの値Ｙ3は、ｂ1＝０、ｂ2＝−Ｂと置くことにより、式（１５）のように表される。
【００７５】
【数１９】
【００７６】
３番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ進ませ、６番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ遅らせた場合のＹの値Ｙ4は、ｂ1＝Ｂ、ｂ2＝−Ｂと置くことにより、式（１６）のように表される。
【００７７】
【数２０】
【００７８】
ここで、βとφをそれぞれ式（１７）及び式（１８）で定義する。
【００７９】
【数２１】
【００８０】
【数２２】
【００８１】
すると、式（１３）、式（１６）より、
【００８２】
【数２３】
【００８３】
の関係を得る。式（１４）、式（１５）より、
【００８４】
【数２４】
【００８５】
の関係を得る。式（１９）より、
【００８６】
【数２５】
【００８７】
の関係を得る。式（２０）より、
【００８８】
【数２６】
【００８９】
の関係を得る。式（２１）、式（２２）と（ｃｏｓβ）2＋（ｓｉｎβ）2＝１の関係より、
【００９０】
【数２７】
【００９１】
の関係を得る。式（２３）をαについて解くことにより、パーシャルイレージャαは、式（２４）のように表される。
【００９２】
【数２８】
【００９３】
また、式（１７）、式（２２）より、非線形遷移シフトΔは式（２５）のように表される。
【００９４】
【数２９】
【００９５】
一方、Ｎ／２間隔で孤立ビットが繰り返す第１のビットパターンの再生波形は式（２６）のように表される。
【００９６】
【数３０】
【００９７】
従って、本波形をフーリエ変換した場合の周波数スペクトラムは式（２７）のように表される。
【００９８】
【数３１】
【００９９】
従って、その５次高調波成分は式（２８）のように表される。
【０１００】
【数３２】
【０１０１】
式（２８）から、孤立波の５次高調波成分Ｐ（５ω0）は、第１のビットパターンの再生波形の５次高調波成分Ｖ（５ω0）を０．５倍した値に等しいことがわかる。
【０１０２】
そして式（１１）及び前述したＹ1乃至Ｙ4の定義により次のことが言える。Ｙ1は、第２のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧を孤立波の５次高調波電圧で割った値に等しい。Ｙ2は、３番目の磁化遷移の位相をＢだけ進ませた第３のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧を孤立波の５次高調波電圧で割った値に等しい。Ｙ3は、６番目の磁化遷移の位相をＢだけ遅らせた第４のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧を孤立波の５次高調波電圧で割った値に等しい。Ｙ4は、３番目の磁化遷移の位相をＢだけ進ませ、６番目の磁化遷移の位相をＢだけ遅らせた第５のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧を孤立波の５次高調波電圧で割った値に等しい。
【０１０３】
即ち、第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧をそれぞれ測定することにより、Ｙ1乃至Ｙ4を求めることができる。Ｙ1乃至Ｙ4が求まれば、パーシャルイレージャαを式（２４）により、更に非線形遷移シフトΔを式（２５）から求めることができる。
【０１０４】
なお、上述の例では、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませ、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせる場合について説明したが、逆に３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせ、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませても良い。その場合、式（２４）、式（２５）はＢ＝−Ｂと変えたものとすれば良い。
【０１０５】
次に、非線形性の測定精度についてシミュレーションによりにより検証を行なった。シミュレーションでは非線形性を含む擬似リード信号波形を作成し、非線形遷移シフトとパーシャルイレージャをそれぞれ求めた。擬似リード信号の正規化線記録密度は２．３、Ｓ／Ｎ比は１５ｄＢとした。
【０１０６】
図４は擬似リード信号波形のパーシャルイレージャを２０％に固定し、非線形遷移シフトを０％、２０％、４０％に変化させた場合の、非線形遷移シフトの評価結果をプロットしたものである。また図５はその時のパーシャルイレージャの評価結果である。図４、図５には比較のために、特許文献２に開示されている７次高調波による方法で計算した結果も示している。
【０１０７】
図４、図５より、本発明の５次高調波による方法では、非線形遷移シフトが良好な精度で求められることが分かる。一方、７次高調波による方法では非線形遷移シフトが大きい場合に誤差が目立つ。またパーシャルイレージャについても、５次高調波の方が明らかに誤差が少ない。以上より、本発明の５次高調波による方法が７次高調波による方法より測定精度の点において優れていることが示された。
【符号の説明】
【０１０８】
１００ 磁気記録媒体の特性評価装置
１０１ 磁気記録ヘッド
１０２ 磁気記録媒体
１０３ データジェネレータ
１０４ ライトアンプ
１０５ リードアンプ
１０６ 波形測定部
１０７ オシロスコープ
１０８ 評価部
１０９ ディスプレイ
１１０ ディスク駆動部
１１１ 制御部
１２０ ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）
３０１ ステップ２０１における記録電流信号
３０２ ステップ２０３における記録電流信号
３０３ ステップ２０５における記録電流信号
３０４ ステップ２０７における記録電流信号
３０５ ステップ２０９における記録電流信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気記録媒体の特性評価方法に関する。具体的には、高密度な記録においてビットが隣接して記録されることにより生ずる記録信号の非線形遷移シフトやパーシャルイレージャ等の非線形歪みを定量的に評価する方法に関する。本発明の特性評価方法は、固定磁気記録装置用の磁気ディスク媒体、磁気テープ等の磁気記録を行う磁気記録媒体の特性評価に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
現在の磁気記録装置のリードチャネルの信号処理は、従来のピーク検出方式に変わり、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式が主流である。線記録密度上昇によりビット間隔が狭くなると、波形干渉により、ピーク検出方式ではビット検出性能の低下が顕著となるが、ＰＲＭＬ方式では波形干渉を前提とした検出を行うので、性能劣化をより少なくすることができる。
【０００３】
しかしビット間隔が狭くなると、隣接ビットの影響による非線形歪みも増大する。これらの非線形歪みには、磁化遷移位置が本来の形成されるべき位置に対して前後にシフトする、非線形遷移シフトや、再生パルス波形の振幅が、孤立波を線形的に重ね合わせた場合よりも低下するパーシャルイレージャがある。これらはいずれもＰＲＭＬ方式の検出性能を低下させ、エラーレートを悪化させる要因となる。そのため磁気記録装置では、これらの非線形歪みを極力少なくするために、何らかの手段により非線形歪みの量を推定し、その推定値に応じて前置補償を行うのが一般的である。
【０００４】
一方、磁気記録の高記録密度化が進んだ現在において、磁気記録媒体や磁気記録ヘッドの評価においても、非線形歪みの評価の重要性が高まっており、より高精度で、より効率的な測定法が求められている。
【０００５】
磁気記録媒体の非線形歪みの測定法の内、高調波除去法と呼ばれる方法は、特定のビットパターンを記録再生した場合、非線形遷移シフトが無い場合には特定の奇数次高調波成分がゼロとなり、非線形遷移シフトがある場合には、その量に比例した奇数次高調波成分が現われることを利用するものである。
【０００６】
例えば非特許文献１に開示されている方法は、奇数次高調波を除去するビットパターンを構成する一般化された方法を開示している。この構成法の基になるのは次のような原理である。
【０００７】
時間間隔ｑＴだけ離れた同極性のパルス波形Ａ、Ａ’が周期ＮＴで繰り返す信号の基本周波数はｆ0＝１／ＮＴであり、そのｋ次高調波の電圧は式（１）のように表される。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ここで、ｑは整数、Ｔはビット間隔、Ｎは整数、Ｐ（ｋｆ0）は孤立波のフーリエ変換である。従って、パルス波形Ａ、Ａ’の時間間隔ｑＴのｑが式（２）の関係を満たす場合にｋ次高調波はゼロとなる。
【００１０】
【数２】
【００１１】
ここで、ｍは整数である。パルス波形Ａ、Ａ’と反対極性のパルス波形Ｂ、Ｂ’の時間間隔ｑ’Ｔ（ｑ≠ｑ’）も上記関係を満足するとした場合、パルス波形Ａ、Ａ’とＢ、Ｂ’とを重ね合わせた波形のｋ次高調波もゼロとなる。
【００１２】
従って、例えば以下に示す３０ビットのパターン（ＮＲＺＩ表記である。）は、１ビット目と１０ビット目の間隔が９Ｔ、２ビット目と１７ビット目の間隔が１５Ｔであり、ｋ＝５とした場合、それぞれの間隔が上記条件を満足するので、その再生波形の５次高調波成分はゼロとなる。
110000000100000010000000000000
【００１３】
しかし非線形歪みがある場合は５次高調波成分が非ゼロになる。もし２ビット目が非線形遷移シフトによりΔだけ前方にシフトしたとすると、５次高調波電圧はΔがＴに対して極めて小さい場合は、近似的に式（３）のように表される。
【００１４】
【数３】
【００１５】
ここで、Ｐ（５ｆ0）は、１５Ｔの孤立波パターンの再生信号の周波数スペクトラムから求めることができる。そのため５次高調波を測定することにより、非線形遷移シフトΔを求めることが出来る。
【００１６】
ところで上述の方法はパーシャルイレージャがあると、非線形遷移シフト量が実際より大きく見積られてしまう問題があった。また非線形遷移シフトがビット間隔Ｔより十分に小さいことを仮定していたため、本仮定が成り立たない場合には、測定誤差が増大する問題があった。
【００１７】
非線形遷移シフトとパーシャルイレージャを分離して測定する方法として、例えば非特許文献２は、先ず非線形遷移シフトの影響を受けない方形波信号を用いてパーシャルイレージャを単独で求め、次に高調波除去によりトータルの非線形歪みを求め、そしてそれらの結果から非線形遷移シフト量を求める方法を開示している。しかし、この方法も非線形遷移シフトがビット間隔Ｔより十分に小さいことを仮定していたため、やはり同様の問題があった。
【００１８】
また別の方法として、特許文献１には、ダイビットと孤立ビットを含む３０ビットの測定パターンの内、ダイビットのビット間隔に対して前置補償を行い、孤立ビットのみを含む参照パターンとの５次高調波比率が最小となる補償量からパーシャルイレージャを求め、更に５次高調波比率と、パーシャルイレージャ及び非線形遷移シフトとを関係づける所定の式を用いて非線形遷移シフト量を求める方法を開示している。この方法は非線形遷移シフトがビット間隔Ｔより十分に小さいことを仮定しないので、前述の問題を回避することができた。しかしこの方法はダイビットの間隔を連続的に変化させる前置補償手段を別途必要とした。一般にそのようなハードウェアは高い精度が要求されるとともに、複雑なものとなる。
【００１９】
また特許文献２に開示された方法は、ダイビットと孤立ビットを含む４２ビットの測定パターンの複数のビットに対して前置補償を行った場合の、再生波形の７次高調波を測定することにより、パーシャルイレージャと非線形遷移シフト量を分離して求めるものである。この方法では特許文献１のように補償量を連続的に変化させる必要がないため、ハードウェアを簡素化することができた。しかし特許文献１より高い次数の高調波を用いるため、よりノイズの影響をより受け易く、測定精度の点で不利であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１０−２６９５１１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０８３２４号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．３０、Ｎｏ．６、ｐｐ．４２３６−４２３８、１９９４年１１月
【非特許文献２】ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．３１、Ｎｏ．６．ｐｐ．３０２１−３０２６、１９９５年１１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上述の特許文献１及び特許文献２のそれぞれの問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、非線形歪みを非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとに分離して評価するために、再生波形の５次高調波を用いることができ、且つ前置き補償のためのハードウェアを比較的簡素化することが可能な、磁気記録媒体の特性評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体に複数のビットパターンを記録し、これを読み出して磁気記録媒体の特性を評価する方法であり、複数のビットパターンは、Ｎ／２（Ｎは偶数）ビット毎に磁化反転するビット長Ｎの第１のビットパターンと、１周期内に８個の磁化反転を含むビット長Ｎの第２のビットパターンとを含み、８個の磁化反転は、１番目と２番目の磁化反転が隣接し、且つその他の磁化反転はすべて孤立しており、更にｑ１乃至ｑ６をそれぞれ、１番目と３番目、２番目と４番目、４番目と５番目、５番目と６番目、５番目と７番目、及び６番目と８番目の磁化反転の間隔とし、ｍ１乃至ｍ５を０以上の整数とした場合に、下記の
【００２４】
【数４】
【００２５】
【数５】
【００２６】
【数６】
【００２７】
【数７】
【００２８】
【数８】
【００２９】
を満たし、複数のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目と６番目の磁化反転の位相を夫々所定量Ｂだけシフトした複数の他のビットパターンを更に含み、複数のビットパターンの各々の再生波形の５次高調波成分を求めることにより、非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出することを特徴とする。
【００３０】
本発明の一実施形態において、他のビットパターンとは、第３のビットパターンと、第４のビットパターンと、第５のビットパターンとであり、第３のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、第４のビットパターンは、第２のビットパターンの、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、第５のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませて、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波成分を求めて非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとを算出することを特徴とする。
【００３１】
本発明の一実施形態において、他のビットパターンとは、第３のビットパターンと、第４のビットパターンと、第５のビットパターンとであり、第３のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、第４のビットパターンは、第２のビットパターンの、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、第５のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせて、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波成分を求めて非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとを算出することを特徴とする。
【００３２】
本発明の一実施形態において、第２乃至第５のビットパターンの５次高調波成分を、第１のビットパターンの５次高調波成分の半分の値で割った値を用いて、非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の磁気記録媒体の特性評価方法によれば、非線形歪みを非線形遷移シフトとパーシャルイレージャとに分離して評価するために、再生波形の５次高調波を用いることができ、且つ前置き補償のためのハードウェアを比較的簡素化することができる。そのため、信頼性の高い非線形歪みの特性評価が低コストで実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の特性評価を行うための磁気記録媒体の特性評価装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の磁気記録媒体の特性評価方法の手順の例を示したフローチャートである。
【図３】本発明で用いるライトアンプ１０４で作成される記録電流パターンの例を示すチャート図である。
【図４】シミュレーションで作成した擬似リード信号波形について、本発明の評価方法と、特許文献２に開示されている７次高調波による評価方法で求めたそれぞれの非線形遷移シフトをプロットした図である。
【図５】シミュレーションで作成した擬似リード信号波形について、本発明の評価方法と、特許文献２に開示されている７次高調波による評価方法で求めたそれぞれのパーシャルイレージャをプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の磁気記録ヘッドの特性評価方法の実施形態について説明する。
【００３６】
図１は、本発明による磁気記録媒体の特性評価方法を実施するための特性評価装置１００の概略構成を示したブロック図である。特性評価装置１００は、特性評価対象の磁気記録媒体の特性を評価するために、次のように構成されている。即ち、所定のデータ・パターンを発生するデータジェネレータ１０３と、データ・パターンに応じた記録電流を磁気記録ヘッド１０１へ供給するライトアンプ１０４と、回転する磁気記録媒体１０２の所定のトラックに対して記録を行いまた再生を行う磁気記録ヘッド１０１と、読み出した再生信号を増幅するためのリードアンプ１０５と、増幅した信号波形を測定するための波形測定（Ｗａｖｅ−Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ）部１０６と、評価部１０８とを備える。波形測定部１０６は、観測した波形を測定して、後述するような値を測定し、出力する。評価部１０８は、各測定値を入力して、最終的に、これらの各測定値に基づいて非線形遷移シフトとパーシャルイレージャを算出する。
【００３７】
図１中には磁気記録ヘッド１０１の詳細は図示していないが、記録素子として記録面に対して垂直方向に磁界を発生する単磁極ヘッド、又は面内方向に磁界を発生するリングヘッドを有しており、また再生素子として巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子等を有している。また磁気記録媒体１０２は、磁性膜の磁気異方性が記録面に垂直に調整された垂直記録媒体又は面内方向に調整された長手記録媒体を用いることができる。
【００３８】
また、図１に示すように、特性評価装置１００は、波形測定部１０６からの信号を受けて再生波形を観測者が目視観測するためのオシロスコープ１０７、算出された非線形遷移シフトとパーシャルイレージャの値を表示するディスプレイ１０９、ディスク駆動部１１０、及び特性評価装置１００の全体を制御する制御部１１１なども、更に備えている。オシロスコープ１０７は、外部接続とすることもできる。また、特性評価装置１００には、算出された非線形遷移シフトとパーシャルイレージャを含む測定結果を格納するＰＣ（パーソナル・コンピュータ）１２０を外部に接続することが可能である。制御部１１１は、マイクロ・プロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェース等を備えた、基本的なコンピュータの構成を備えることができる。なお、特性評価装置１００は、図１に示していないが、装置に通常備えられる、入出力のユーザ・インターフェースを備えている。
【００３９】
上述した図１の構成とは別な構成でも、同様な機能を持たせることができる。たとえば、波形測定部１０６、オシロスコープ１０７、及び評価部１０８は、汎用の波形測定器（Ｗａｖｅ−Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）と、この波形測定器からのデータを入力して目的の測定値を算出して、算出した測定値から非線形遷移シフトとパーシャルイレージャを算出するシフトプログラムを実装したＰＣとを含む構成とすることもできる。この構成の場合、ディスプレイ１０９やＰＣ１２０の機能も含むことになる。このようなＰＣが制御部１１１を外部機器として接続した場合、このＰＣが、本発明による手順を管理し、制御部１１１を制御すると同時に、この手順の一部については、直接実行する構成となる。
【００４０】
以下では、図１の構成に基づいて、特性評価方法について説明するが、細部の動作を除く基本的な動作を、上述した別の構成でも同様に実行するが可能である。
【００４１】
制御部１１１は、ユーザからの設定及び開始指示にしたがって、内部メモリに内蔵したプログラムコードにより、特性評価装置１００内のそれぞれの構成要素を制御して、最終的に本発明の方法を実行する。実行結果は、ディスプレイ１０９に表示し、及び／または、ＰＣ１２０に出力される。
【００４２】
図２は、本発明による特性評価方法を実施するための手順の例を示したフローチャートで、以下、図２に基づいて詳細に説明する。先ず、ステップ２００では、磁気記録媒体１０２に設けられた測定トラック（図示せず）を磁気記録ヘッド１０１によりＡＣ消磁する動作を実行する。ここでＡＣ消磁を行う目的は、測定トラックが一方向に磁化されることによる書き込み時の非線形効果の影響を少なくするためである。
【００４３】
次にステップ２０１では、第２のビットパターンを記録し、その再生波形の５次高調波電圧Ｖ1を測定する。ここで第２のビットパターンは、１周期内に８個の磁化反転を含むビット長Ｎ（Ｎは偶数）のパターンであり、１番目と２番目の磁化反転が隣接し、その他の磁化反転はすべて孤立しており、更にｑ１〜ｑ６を、１番目と３番目、２番目と４番目、４番目と５番目、５番目と６番目、５番目と７番目、及び６番目と８番目の磁化反転の間隔、ｍ１乃至ｍ５を０以上の整数とした場合に、前述の式（４ａ）〜（４ｅ）の関係を満足している。そのようなパターンとしては例えば、ＮＲＺＩ形式で表わされる以下の４０ビットのパターンがある。
1100100000000100001000001000001000001000
【００４４】
先ずこのビットパターンをデータジェネレータ１０３から、ビット間隔Ｔで発生させる。するとこのパターンは、ライトアンプ１０４により、図３の３０１に示す記録電流パターンに変換される。そして磁気記録ヘッド１０１により、このパターンを磁気記録媒体１０２の測定トラックに記録する。引き続き、磁気記録ヘッド１０１の再生ヘッド及びリードアンプ１０５で再生する。次に、波形測定部１０６により、再生波形の周波数解析を行い、周波数スペクトラムを求め、基本周波数ｆ0＝１／５０Ｔの５倍の高調波成分の電圧値Ｖ1を求める。
【００４５】
次にステップ２０２，２０３において、ステップ２００，２０１と同様の手順により、測定トラックのＡＣ消磁を行なった後、第３のビットパターンを記録し、その再生波形の５次高調波電圧Ｖ2を求める。ここで、第３のビットパターンは第２のビットパターンに対して、３番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ進ませたパターンであり、その記録電流パターンは図３の３０２に示される。なお、本操作はデータジェネレータ１０３から第３のビットパターンが出力される際、データジェネレータ内の図示しない位相補償手段により行なわれる。
【００４６】
次にステップ２０４，２０５において、ステップ２００，２０１と同様の手順により、測定トラックのＡＣ消磁を行なった後、第４のビットパターンを記録し、その再生波形の５次高調波電圧Ｖ3を求める。ここで、第４のビットパターンは第２のビットパターンに対して、６番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ遅らせたパターンであり、その記録電流パターンは図３の３０３に示される。
【００４７】
次にステップ２０６，２０７において、ステップ２００，２０１と同様の手順により、測定トラックのＡＣ消磁を行なった後、第５のビットパターンを記録し、その再生波形の５次高調波電圧Ｖ4を求める。ここで、第５のビットパターンは第２のビットパターンに対して、３番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ進ませ、６番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ遅らせたパターンであり、その記録電流パターンは図３の３０４に示される。
【００４８】
次にステップ２０８，２０９において、ステップ２００，２０１と同様の手順により、測定トラックのＡＣ消磁を行なった後、第１のビットパターンを記録する。引き続き、磁気記録ヘッド１０１の再生ヘッド及びリードアンプ１０５で再生する。そして再生波形の５次高調波電圧Ｖ5を求める。ここで、第１のビットパターンは２０Ｔ毎に磁化反転するパターンであり、ＮＲＺＩ形式で表した場合は以下となる。その記録電流パターンは図３の３０５に示される。
1000000000000000000010000000000000000000
【００４９】
次にステップ２１０では、先ず５次高調波電圧の各測定値Ｖ1乃至Ｖ5のデータが評価部１０８に転送される。評価部１０８では、Ｖ1乃至Ｖ4をそれぞれ０．５×Ｖ5で割る演算を行い、その結果をパラメータＹ1乃至Ｙ4として記憶する。
【００５０】
次にステップ２１１では、パラメータＹ1乃至Ｙ4を用いて後述する演算を行い、パーシャルイレージャαを算出する。また、ステップ２１２では、やはり後述する演算を行い、非線形遷移シフトΔを算出する。そして求めたパーシャルイレージャαと非線形遷移シフトΔをディスプレイ１０９に表示し、測定処理を終了する。
【００５１】
以下、パーシャルイレージャαと非線形遷移シフトΔを求める具体的な方法について更に詳細に説明する。
【００５２】
第２のビットパターンの１周期分の時間波形は、非線形歪みの影響を無視すると以下のように表される。
【００５３】
【数９】
【００５４】
ここで、ｑ1乃至ｑ6は、１番目と３番目、２番目と４番目、４番目と５番目、５番目と６番目、５番目と７番目、及び６番目と８番目のそれぞれの磁化反転の間隔であり、式（４ａ）〜（４ｅ）の関係を満足する。
【００５５】
ここで、隣接する１番目と２番目の磁化反転が非線形歪みの影響を受けた場合を考える。例えば、非線形遷移シフトにより、２番目の磁化反転がΔだけ前方にシフトし、更にパーシャルイレージャにより、１番目と２番目の磁化反転によるそれぞれの再生パルスの振幅が（１−α）（０≦α＜１）倍になると仮定する。その場合の再生波形は式（６）のように表される。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
ここで、位相補償手段により、３番目の磁化反転の位相をｂ1だけ進ませ、６番目の磁化反転の位相をｂ2だけ進ませる操作を行なった場合、再生波形は式（７）のように表される。
【００５８】
【数１１】
【００５９】
更に、本波形をフーリエ変換した場合の周波数スペクトラムは式（８）のように表される。
【００６０】
【数１２】
【００６１】
ここで、Ｐ（ω）は孤立波の周波数スペクトラムである。
【００６２】
本再生波形の基本周波数は、ω0＝２π／ＮＴである。従って、５次高調波成分は式（９）のように表される。
【００６３】
【数１３】
【００６４】
ここで、式（４ａ）〜（４ｅ）の関係を考慮すると、５次高調波電圧は式（１０）のように表される。
【００６５】
【数１４】
【００６６】
ここで、式（１１）で表されるＹを定義する。
【００６７】
【数１５】
【００６８】
するとＹは式（１２）のように表せる。
【００６９】
【数１６】
【００７０】
ここで、３番目の磁化反転と６番目の磁化反転の位相補償量を共にゼロとした場合のＹの値Ｙ1は、ｂ1＝ｂ2＝０と置くことにより、式（１３）のように表される。
【００７１】
【数１７】
【００７２】
３番目の磁化反転をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ進ませた場合のＹの値Ｙ2は、ｂ1＝Ｂ、ｂ2＝０と置くことにより、式（１４）のように表される。
【００７３】
【数１８】
【００７４】
６番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ遅らせた場合のＹの値Ｙ3は、ｂ1＝０、ｂ2＝−Ｂと置くことにより、式（１５）のように表される。
【００７５】
【数１９】
【００７６】
３番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ進ませ、６番目の磁化反転の位相をＢ（Ｂ＜Ｔ）だけ遅らせた場合のＹの値Ｙ4は、ｂ1＝Ｂ、ｂ2＝−Ｂと置くことにより、式（１６）のように表される。
【００７７】
【数２０】
【００７８】
ここで、βとφをそれぞれ式（１７）及び式（１８）で定義する。
【００７９】
【数２１】
【００８０】
【数２２】
【００８１】
すると、式（１３）、式（１６）より、
【００８２】
【数２３】
【００８３】
の関係を得る。式（１４）、式（１５）より、
【００８４】
【数２４】
【００８５】
の関係を得る。式（１９）より、
【００８６】
【数２５】
【００８７】
の関係を得る。式（２０）より、
【００８８】
【数２６】
【００８９】
の関係を得る。式（２１）、式（２２）と（ｃｏｓβ）2＋（ｓｉｎβ）2＝１の関係より、
【００９０】
【数２７】
【００９１】
の関係を得る。式（２３）をαについて解くことにより、パーシャルイレージャαは、式（２４）のように表される。
【００９２】
【数２８】
【００９３】
また、式（１７）、式（２２）より、非線形遷移シフトΔは式（２５）のように表される。
【００９４】
【数２９】
【００９５】
一方、Ｎ／２間隔で孤立ビットが繰り返す第１のビットパターンの再生波形は式（２６）のように表される。
【００９６】
【数３０】
【００９７】
従って、本波形をフーリエ変換した場合の周波数スペクトラムは式（２７）のように表される。
【００９８】
【数３１】
【００９９】
従って、その５次高調波成分は式（２８）のように表される。
【０１００】
【数３２】
【０１０１】
式（２８）から、孤立波の５次高調波成分Ｐ（５ω0）は、第１のビットパターンの再生波形の５次高調波成分Ｖ（５ω0）を０．５倍した値に等しいことがわかる。
【０１０２】
そして式（１１）及び前述したＹ1乃至Ｙ4の定義により次のことが言える。Ｙ1は、第２のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧を孤立波の５次高調波電圧で割った値に等しい。Ｙ2は、３番目の磁化遷移の位相をＢだけ進ませた第３のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧を孤立波の５次高調波電圧で割った値に等しい。Ｙ3は、６番目の磁化遷移の位相をＢだけ遅らせた第４のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧を孤立波の５次高調波電圧で割った値に等しい。Ｙ4は、３番目の磁化遷移の位相をＢだけ進ませ、６番目の磁化遷移の位相をＢだけ遅らせた第５のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧を孤立波の５次高調波電圧で割った値に等しい。
【０１０３】
即ち、第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波電圧をそれぞれ測定することにより、Ｙ1乃至Ｙ4を求めることができる。Ｙ1乃至Ｙ4が求まれば、パーシャルイレージャαを式（２４）により、更に非線形遷移シフトΔを式（２５）から求めることができる。
【０１０４】
なお、上述の例では、３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませ、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせる場合について説明したが、逆に３番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ遅らせ、６番目の磁化反転の位相を所定量Ｂだけ進ませても良い。その場合、式（２４）、式（２５）はＢ＝−Ｂと変えたものとすれば良い。
【０１０５】
次に、非線形性の測定精度についてシミュレーションによりにより検証を行なった。シミュレーションでは非線形性を含む擬似リード信号波形を作成し、非線形遷移シフトとパーシャルイレージャをそれぞれ求めた。擬似リード信号の正規化線記録密度は２．３、Ｓ／Ｎ比は１５ｄＢとした。
【０１０６】
図４は擬似リード信号波形のパーシャルイレージャを２０％に固定し、非線形遷移シフトを０％、２０％、４０％に変化させた場合の、非線形遷移シフトの評価結果をプロットしたものである。また図５はその時のパーシャルイレージャの評価結果である。図４、図５には比較のために、特許文献２に開示されている７次高調波による方法で計算した結果も示している。
【０１０７】
図４、図５より、本発明の５次高調波による方法では、非線形遷移シフトが良好な精度で求められることが分かる。一方、７次高調波による方法では非線形遷移シフトが大きい場合に誤差が目立つ。またパーシャルイレージャについても、５次高調波の方が明らかに誤差が少ない。以上より、本発明の５次高調波による方法が７次高調波による方法より測定精度の点において優れていることが示された。
【符号の説明】
【０１０８】
１００ 磁気記録媒体の特性評価装置
１０１ 磁気記録ヘッド
１０２ 磁気記録媒体
１０３ データジェネレータ
１０４ ライトアンプ
１０５ リードアンプ
１０６ 波形測定部
１０７ オシロスコープ
１０８ 評価部
１０９ ディスプレイ
１１０ ディスク駆動部
１１１ 制御部
１２０ ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）
３０１ ステップ２０１における記録電流信号
３０２ ステップ２０３における記録電流信号
３０３ ステップ２０５における記録電流信号
３０４ ステップ２０７における記録電流信号
３０５ ステップ２０９における記録電流信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体に複数のビットパターンを記録し、これを読み出して磁気記録媒体の特性を評価する方法において、
前記複数のビットパターンは、Ｎ／２（Ｎは偶数）ビット毎に磁化反転するビット長Ｎの第１のビットパターンと、１周期内に８個の磁化反転を含むビット長Ｎの第２のビットパターンとを含み、
当該８個の磁化反転は、１番目と２番目の磁化反転が隣接し、且つその他の磁化反転はすべて孤立しており、更にｑ１乃至ｑ６をそれぞれ、１番目と３番目、２番目と４番目、４番目と５番目、５番目と６番目、５番目と７番目、及び６番目と８番目の磁化反転の間隔とし、ｍ１乃至ｍ５を０以上の整数とした場合に、下記の
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
を満たし、
前記複数のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目と６番目の磁化反転の位相を夫々所定量Ｂだけシフトした複数の他のビットパターンを更に含み、
前記複数のビットパターンの各々の再生波形の５次高調波成分を求めることにより、非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出することを特徴とする、磁気記録媒体の特性評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気記録媒体の特性評価方法において、
前記他のビットパターンとは、第３のビットパターンと、第４のビットパターンと、第５のビットパターンとであり、
前記第３のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、
前記第４のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、６番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、
前記第５のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ進ませて、６番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、
前記第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波成分を求めて非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出する
ことを特徴とする、磁気記録媒体の特性評価方法。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気記録媒体の特性評価方法において、
前記他のビットパターンとは、第３のビットパターンと、第４のビットパターンと、第５のビットパターンとであり、
前記第３のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、
前記第４のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、６番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、
前記第５のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ遅らせて、６番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、
前記第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波成分を求めて非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出する
ことを特徴とする、磁気記録媒体の特性評価方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の磁気記録媒体の特性評価方法において、
前記第２乃至第５のビットパターンの５次高調波成分を、前記第１のビットパターンの５次高調波成分の半分の値で割った値を用いて、非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出とすることを特徴とする、磁気記録媒体の特性評価方法。
【請求項１】
磁気記録ヘッドを用いて磁気記録媒体に複数のビットパターンを記録し、これを読み出して磁気記録媒体の特性を評価する方法において、
前記複数のビットパターンは、Ｎ／２（Ｎは偶数）ビット毎に磁化反転するビット長Ｎの第１のビットパターンと、１周期内に８個の磁化反転を含むビット長Ｎの第２のビットパターンとを含み、
当該８個の磁化反転は、１番目と２番目の磁化反転が隣接し、且つその他の磁化反転はすべて孤立しており、更にｑ１乃至ｑ６をそれぞれ、１番目と３番目、２番目と４番目、４番目と５番目、５番目と６番目、５番目と７番目、及び６番目と８番目の磁化反転の間隔とし、ｍ１乃至ｍ５を０以上の整数とした場合に、下記の
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
を満たし、
前記複数のビットパターンは、第２のビットパターンの、３番目と６番目の磁化反転の位相を夫々所定量Ｂだけシフトした複数の他のビットパターンを更に含み、
前記複数のビットパターンの各々の再生波形の５次高調波成分を求めることにより、非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出することを特徴とする、磁気記録媒体の特性評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気記録媒体の特性評価方法において、
前記他のビットパターンとは、第３のビットパターンと、第４のビットパターンと、第５のビットパターンとであり、
前記第３のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、
前記第４のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、６番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、
前記第５のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ進ませて、６番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、
前記第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波成分を求めて非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出する
ことを特徴とする、磁気記録媒体の特性評価方法。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気記録媒体の特性評価方法において、
前記他のビットパターンとは、第３のビットパターンと、第４のビットパターンと、第５のビットパターンとであり、
前記第３のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ遅らせたパターンであり、
前記第４のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、６番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、
前記第５のビットパターンは、前記第２のビットパターンの、３番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ遅らせて、６番目の磁化反転の位相を前記所定量Ｂだけ進ませたパターンであり、
前記第１乃至第５のビットパターンの再生波形の５次高調波成分を求めて非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出する
ことを特徴とする、磁気記録媒体の特性評価方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の磁気記録媒体の特性評価方法において、
前記第２乃至第５のビットパターンの５次高調波成分を、前記第１のビットパターンの５次高調波成分の半分の値で割った値を用いて、非線形遷移シフトと、パーシャルイレージャとを算出とすることを特徴とする、磁気記録媒体の特性評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３７７４８（Ｐ２０１３−３７７４８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４２８９（Ｐ２０１１−１７４２８９）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]